DE102008034751A1

DE102008034751A1 - Exhaust gas turbocharger for internal combustion engine, has floatingly mounted spacer ring provided between guide vanes and turbine housing, linked with inflowing exhaust gas via pressure channel and rearwardly subjected with exhaust gas

Info

Publication number: DE102008034751A1
Application number: DE102008034751A
Authority: DE
Inventors: Georg Glitz; Christian Dr. Smatloch
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2010-01-28
Also published as: IT1394885B1; ITRM20090376A1

Abstract

The turbocharger (1) has a turbine with an adjustable geometry provided in a cast turbine housing (2). The turbine includes adjustable guide vanes (6, 7) for variably adjusting an intake section in which exhaust gas inflows. A floatingly mounted spacer ring (10) i.e. sheet metal part, is provided between the guide vanes and the turbine housing. The ring is linked with the inflowing exhaust gas via a pressure channel (11) and rearwardly subjected with the exhaust gas. A wall of the housing is integrated in the pressure channel.

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbolader für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbinengehäuse und einer darin befindlichen Turbine mit einem Turbinenrad, wobei die Turbine mit einer verstellbaren Turbinengeometrie aus verstellbaren Leitschaufeln zur veränderlichen Einstellung eines Strömungseintrittsquerschnittes ausgestattet ist, in den Abgas einströmt.The The invention relates to a turbocharger for an internal combustion engine with a turbine housing and a located therein Turbine with a turbine wheel, the turbine with an adjustable Turbine geometry made of adjustable vanes for variable Adjustment of a flow inlet cross-section equipped is, flows into the exhaust gas.

Zur Verbesserung der Leistung eines Abgasturboladers gehört mittlerweile eine variable Turbinengeometrie wie sie zum Beispiel in der DE 100 29 640 A1 beschrieben wird, zum Stand der Technik. Die variable Turbinengeometrie kann sowohl in der befeuerten Antriebsweise als auch im Motorbremsbetrieb zur Leistungssteigerung eingesetzt werden. Sie ist als verstellbares Leitgitter ausgebildet, welches einen Trägering mit stirnseitig gehaltenen Leitschaufeln umfasst. Die Leitschaufeln liegen im Strömungseintrittsquerschnitt und können um die Drehachse zwischen einer minimalen Stauposition und einer maximalen Öffnungsstellung verschwenkt werden.To improve the performance of an exhaust gas turbocharger now includes a variable turbine geometry as for example in the DE 100 29 640 A1 is described, the prior art. The variable turbine geometry can be used both in the fired drive mode as well as in engine braking operation to increase performance. It is designed as an adjustable guide grid, which comprises a carrier ring with frontally held vanes. The vanes are located in the flow inlet cross-section and can be pivoted about the axis of rotation between a minimum stowed position and a maximum open position.

Ein zur Gewährleistung der Funktion bei solchen Drehschaufel-Turbinengeometrien notwendige Leitschaufelspalt wird bestimmt durch den Werkstoff und die Geometrie der Leitschaufeln sowie durch die Position und den Werkstoff von Distanzbuchsen, mit denen das Kaltspiel des Leitgitters eingestellt wird. Eine weitere Einflussgröße ist der durch thermische und mechanische Belastung entstehende Versatz zwischen den beiden Laufflächen der Stirnseite des Leitschaufelträgers und der bearbeiteten Gegenkontur des Turbinengehäuses, zu denen die Leitschaufel stirnseitig mit möglichst kleinem Spalt abschließen soll. Insbesondere bei großen Abgasturbinen kann der Betriebsspalt von einer Leitschaufel zur anderen merklich variieren. Um ein Klemmen der Leitschaufel mit dem geringsten Spalt zu verhindern, ist man daher gezwungen, ein relativ großes Kaltspiel vorzusehen und entsprechende Wirkungsgradeinbußen in Kauf zu nehmen.One to ensure the function of such rotary vane turbine geometries necessary vane gap is determined by the material and the geometry of the vanes as well as the position and the Material of distance bushings, with which the cold play of the Leitgitters is set. Another influencing factor is the resulting by thermal and mechanical stress offset between the two running surfaces of the front side of the guide vane carrier and the machined counter contour of the turbine housing, to which the vane frontally with the smallest possible To complete the gap. Especially with large Exhaust gas turbines may be the operating gap of a vane to others vary considerably. To clamp the vane with To prevent the slightest gap, one is therefore forced to provide relatively large cold play and corresponding loss of efficiency to accept.

Aus der DE 10 2004 038 748 A1 ist ein Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasturbine im Abgasstrang und einem Verdichter im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine bekannt. In dem Turbinengehäuse der Abgasturbine ist ein dem Turbinenrad vorgelagerter Zuströmkanal ausgebildet. Im Strömungseintrittsquerschnitt des Zuströmkanals zum Turbinenrad ist eine variable Turbinengeometrie angeordnet, welche als verstellbares Leitgitter ausgebildet ist. Das Leitgitter umfasst einen Trägerring mit stirnseitig gehaltenen Leitschaufeln, wobei der Trägering in einem Abschnitt des Gehäuses aufgenommen ist. Erfindungsgemäß ist der Trägerring als Bestandteil des Leitgitters in dem tragenden Wandabschnitt schwimmend gelagert und die den Leitschaufeln abgewandte Rückseite des Trägerrings ist mit dem Druck im Zuströmkanal beaufschlagt. Da im Strömungseintrittsquerschnitt zum Turbinenrad aufgrund der Strömungsbeschleunigung im Leitgitter ein geringerer Druck als im Zuströmkanal herrscht, stellt sich eine auf den Trägerring axial wirkende Kraftresultierende ein, die den Trägerring in Richtung des den Strömungseintrittsquerschnitt begrenzenden Wandabschnittes beaufschlagt. Die Leitschaufeln, welche am Trägerring gehalten sind, werden durch diese Kraftresultierende an die den Stirnseiten der Leitschaufeln benachbarte Wandung gedrückt, wodurch Spaltmaße zuverlässig verhindert werden und Leckageströme unterbunden werden. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Abgasturboladers erheblich verbessert und kann insbesondere unter allen Betriebsbedingungen, also sowohl im kalten als auch im warmen Betriebszustand aufrecht erhalten werden. Da die Kraftresultierende allein aus der Druckdifferenz zwischen Vorderseite und Rückseite des Trägerrings des Leitgitters entsteht, sind keine aktiven, Energie konsumierenden Stellorgane für die Verstellung des Leitgitters erforderlich. So können aufwändige Steuerungen entfallen. Die Druckdifferenz zwischen Rückseite des Trägerringes (hoher Druck) und Vorderseite des Trägerringes (niedriger Druck) reicht aus, den Trägerring einschließlich der Leitschaufeln in die gewünschte Richtung zu verstellen. Die vorgeschlagene Lösung hat allerdings auch Nachteile. Das heiße Abgas, das auf die Rückseite des Trägerrings gelenkt wird, belastet das Gehäuse für die Welle und insbesondere die Wellendichtung mit hohen Temperaturen. Dadurch werden die Lagerung der Welle und das sie umgebende Öl zusätzlich aufgeheizt. Außerdem ist die durch gasdynamische Effekte zu bewegende Masse relativ groß.From the DE 10 2004 038 748 A1 is an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine with an exhaust gas turbine in the exhaust line and a compressor in the intake of the internal combustion engine known. In the turbine housing of the exhaust gas turbine upstream of the turbine upstream inflow channel is formed. In the flow inlet cross section of the inflow channel to the turbine wheel, a variable turbine geometry is arranged, which is designed as an adjustable guide grid. The guide grid comprises a carrier ring with frontally-held vanes, wherein the carrier ring is received in a portion of the housing. According to the invention, the carrier ring is mounted as a component of the guide grid in the supporting wall section floating and the guide vanes facing away from the back of the carrier ring is acted upon by the pressure in the inflow channel. Since there is a lower pressure in the flow inlet cross-section to the turbine wheel due to the flow acceleration in the guide grid than in the inflow channel, a force resultant on the carrier ring force arises, which acts on the carrier ring in the direction of the wall section delimiting the flow inlet cross section. The guide vanes, which are held on the carrier ring, are pressed by this resultant force on the wall adjacent to the end faces of the guide vanes, whereby gap dimensions are reliably prevented and leakage currents are prevented. As a result, the efficiency of the exhaust gas turbocharger is significantly improved and can be maintained in particular under all operating conditions, ie both in the cold and in the warm operating condition. Since the force resulting solely from the pressure difference between the front and back of the carrier ring of the guide grid, no active, energy-consuming actuators for the adjustment of the guide grid are required. This way, complex control systems can be omitted. The pressure difference between the back of the carrier ring (high pressure) and the front of the carrier ring (low pressure) is sufficient to adjust the carrier ring including the vanes in the desired direction. However, the proposed solution also has disadvantages. The hot exhaust gas, which is directed to the back of the carrier ring, loads the housing for the shaft and in particular the shaft seal with high temperatures. As a result, the storage of the shaft and the surrounding oil are additionally heated. In addition, the mass to be moved by gas-dynamic effects is relatively large.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad eines gattungsgemäßen Turboladers mit variabler Turbinengeometrie mit einfachen Maßnahmen zu verbessern und die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden.outgoing From this prior art, the invention is based on the object the efficiency of a generic turbocharger with variable turbine geometry with simple measures to improve and avoid the disadvantages of the prior art.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen von Anspruch 1. Demnach weist ein Turbolader für eine Brennkraftmaschine ein Turbinengehäuse und eine darin befindliche Turbine auf, wobei die Turbine mit einer verstellbaren Turbinengeometrie aus verstellbaren Leitschaufeln zur veränderlichen Einstellung eines Strömungseintrittsquerschnittes ausgestattet ist, in den Abgas einströmt. Erfindungsgemäß ist zwischen der verstellbaren Leitschaufel und dem Turbinengehäuse ein schwimmend gelagerter Distanzring vorgesehen, welcher über einen Druckkanal mit dem einströmenden Abgas verbunden und rückwärtig von dem Abgas beaufschlagbar ist. Dabei kann der Druckkanal in eine Wand des Turbinengehäuses integriert sein. Diese Variante bietet sich insbesondere bei einem gegossenen Turbinengehäuse an, da dann eine ausreichende Wanddicke vorhanden ist. Alternativ wird der Druckkanal über eine separate Rohrleitung geführt, was insbesondere bei einem aus Blech gebauten Turbinengehäuse vorteilhaft ist. Der Distanzring kann beispielsweise ein Gussteil sein. Kostengünstig und leicht wird der Distanzring als Blechumformteil ausgeführt.This object is achieved by the invention with the features of claim 1. Accordingly, a turbocharger for an internal combustion engine on a turbine housing and a turbine therein, wherein the turbine is equipped with an adjustable turbine geometry of adjustable vanes for variable adjustment of a flow inlet cross-section, flows into the exhaust gas , According to the invention, a floating bearing spacer ring is provided between the adjustable guide vane and the turbine housing, which is connected via a pressure channel with the incoming exhaust gas and is acted upon by the exhaust gas at the rear. In this case, the pressure channel can be integrated in a wall of the turbine housing. This variant is particularly suitable for a gegos turbine housing, since then a sufficient wall thickness is available. Alternatively, the pressure channel is guided via a separate pipeline, which is advantageous in particular in the case of a turbine housing made of sheet metal. The spacer may be, for example, a casting. Affordable and easy, the spacer ring is designed as sheet metal forming part.

Wahlweise ist in dem Distanzring oder in der gegenüberliegenden Leitschaufel eine lokale Ausprägung oder Erhebung angebracht, über die abseits der Ausprägung ein Sollabstand zwischen Distanzring und Leitschaufel definiert ist. Dadurch wird zum einen ein Leckagespalt minimiert, gleichzeitig schabt das Leitgitter beim Verstellen aber nicht über die gesamte Oberfläche des Distanzrings, sondern nur über die lokale Ausprägung, was die Reibung und die notwendigen Verstellkräfte reduziert. Der Distanzring ist schwimmend gelagert, soll sich aber möglichst nur in axialer Richtung zur Leitschaufel hin und weg bewegen. Der Distanzring wird daher mindestens einseitig über eine Anlagefläche geführt. Alternativ oder zusätzlich kann der Distanzring beidseitig in einer Aufnahmenut des Turbinengehäuses geführt sein, wodurch eine unkontrollierte Bewegung ausgeschlossen ist.Optional is in the spacer ring or in the opposite vane a local expression or survey appropriate over the off-form a nominal distance between the spacer ring and guide vane is defined. As a result, on the one hand, a leakage gap Minimized, at the same time scrapes the guide grille when adjusting but not over the entire surface of the spacer ring, but only about the local expression, what the Reduced friction and the necessary adjustment forces. Of the Spacer ring is floating, but should be as possible only move in the axial direction to the vane back and forth. Of the Distance ring is therefore at least one side over a contact surface guided. Alternatively or additionally, the spacer ring guided on both sides in a receiving groove of the turbine housing be, whereby an uncontrolled movement is excluded.

In einer weiteren bevorzugten Variante erstreckt sich der Distanzring sowohl zwischen der verstellbaren Leitschaufel und dem Turbinengehäuse als auch zumindest teilweise zwischen dem Turbinenrad und dem Turbinengehäuse. Dies führt zu einer selbstdichtenden Fläche am Turbinenrad selbst. Insbesondere wenn der Distanzring ein Blechumformteil ist, kann auf das Blech des Distanzringes eine Verschleiß- oder Einlaufschicht aufgebracht werden, die sich beim ersten Betrieb des Turboladers am Turbinenrad durch die Rotation des Turbinenrades abträgt und anschließend quasi mit Nullspalt am rotierenden Turbinenrad anliegt ohne zu klemmen. Wahlweise kann der Distanzring im Auslassbereich der Turbine schieben, oder der Distanzring ist im Auslassbereich mit dem Turbinengehäuse beispielsweise durch Schweißen verbunden.In In another preferred variant, the spacer ring extends both between the adjustable vane and the turbine housing as also at least partially between the turbine wheel and the turbine housing. This leads to a self-sealing surface on Turbine wheel itself. Especially if the spacer ring is a sheet metal forming part is, can on the plate of the spacer ring wear a or enema layer are applied during the first operation of the turbocharger on the turbine wheel by the rotation of the turbine wheel abträgt and then virtually with zero gap at the rotating Turbine wheel rests without jamming. Optionally, the spacer ring in the outlet area of the turbine, or the spacer ring is in the outlet area with the turbine housing, for example connected by welding.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Figuren genauer beschrieben. Dabei zeigen:following The invention is described in more detail with reference to FIGS. there demonstrate:

1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Turbolader 1 mit einem gegossenen Turbinengehäuse 2, 1 a section through a turbocharger according to the invention 1 with a cast turbine housing 2 .

2 im Detailausschnitt einen erfindungsgemäße Leitschaufel 60; 2 in detail a guide vane according to the invention 60 ;

3 im Detailausschnitt einen erfindungsgemäßen Distanzring 13; 3 detail of a spacer ring according to the invention 13 ;

4 einen Schnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Turbolader 100 mit einem gegossenen Turbinengehäuse 20; 4 a section through another turbocharger according to the invention 100 with a cast turbine housing 20 ;

5 einen Schnitt durch einen weiteren erfindungsgemäßen Turbolader 101 mit einem aus Blech gebauten Turbinengehäuse 200. 5 a section through another turbocharger according to the invention 101 with a built of sheet metal turbine housing 200 ,

1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Turbolader 1 mit einem gegossenen Turbinengehäuse 2. Das Turbinengehäuse 2 ist mit einem Lagergehäuse 3 verbunden, in dem eine Welle 4 für ein Turbinenrad 5 befestigt ist. Zudem sind an dem Lagergehäuse 3 Leitschaufeln 6 und 7 befestigt, die verstellt werden können, um einen Strömungseintrittsquerschnitt zu verändern. Abgas strömt durch den Abgaseinlassbereich 8 über die Leitschaufeln 6 und 7 auf das Turbinenrad 5 und treibt das Turbinenrad 5 an, bevor das Abgas das Turbinengehäuse 2 über den Abgasaustrittsbereich 9 wieder verlässt. Den Leitschaufeln 6 und 7 genau gegenüberliegend ist ein umlaufender Distanzring 10 vorgesehen, der über einen Druckkanal 11 mit dem einströmenden Abgas im Abgaseintrittsbereich 8 verbunden ist. In dem hier dargestellten Beispiel ist der Druckkanal 11 in die Gehäusewand des Turbinengehäuses 2 integriert. Der Distanzring 10 ist in einer Aufnahmenut 12 schwimmend gelagert, die wiederum mit dem Druckkanal 11 in Verbindung steht. In dieser ebenfalls umlaufenden Aufnahmenut 12 kann sich der Distanzring 10 axial in Richtung Leitschaufeln 6 und 7 oder in Richtung Turbinengehäuse 2 bewegen, nicht jedoch radial in Richtung Turbinenrad 5. Da im Strömungseintrittsquerschnitt zum Turbinenrad 5 aufgrund der Strömungsbeschleunigung durch die Leitschaufeln 6 und 7 ein geringerer Druck als im Abgaseinlassbereich 8 herrscht, stellt sich eine auf den Distanzring 10 axial wirkende Kraftresultierende ein, die den Distanzring 10 in Richtung der Leitschaufeln 6 und 7 beaufschlagt. Der Distanzring 10 wird durch diese Kraftresultierende an die Stirnseiten der Leitschaufeln 6 und 7 gedrückt, wodurch Spaltmaße zuverlässig verhindert und Leckageströme unterbunden werden. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Abgasturboladers erheblich verbessert und kann insbesondere unter allen Betriebsbedingungen, also sowohl im kalten als auch im warmen Betriebszustand aufrecht erhalten werden. Da die Kraftresultierende allein aus der Druckdifferenz zwischen Vorderseite und Rückseite des Distanzrings 10 entsteht, sind keine aktiven, Energie konsumierenden Stellorgane für die Verstellung des Distanzrings 10 erforderlich. So können aufwändige Steuerungen entfallen. Die Druckdifferenz zwischen Rückseite des Distanzrings 10 (hoher Druck) und Vorderseite des Distanzrings 10 (niedriger Druck) reicht aus, den Distanzring 10 in die gewünschte Richtung zu verstellen. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird das Lagergehäuse 3 und damit insbesondere die Dichtung der beweglich gelagerten Welle 4 nicht zusätzlich thermisch belastet. Außerdem ist die gasdynamisch zu bewegende Masse des Distanzrings 10 relativ gering, dies gilt insbesondere dann, wenn der Distanzring aus einem dünnen Blechumformteil gefertigt ist. 1 shows a section through a turbocharger according to the invention 1 with a cast turbine housing 2 , The turbine housing 2 is with a bearing housing 3 connected in which a wave 4 for a turbine wheel 5 is attached. In addition, on the bearing housing 3 vanes 6 and 7 attached, which can be adjusted to change a flow inlet cross section. Exhaust gas flows through the exhaust gas inlet region 8th over the vanes 6 and 7 on the turbine wheel 5 and drives the turbine wheel 5 before the exhaust gas is the turbine housing 2 over the exhaust gas outlet area 9 leaves again. The vanes 6 and 7 exactly opposite is a circumferential spacer ring 10 provided, via a pressure channel 11 with the incoming exhaust gas in the exhaust gas inlet region 8th connected is. In the example shown here is the pressure channel 11 in the housing wall of the turbine housing 2 integrated. The spacer ring 10 is in a receiving groove 12 floating, in turn, with the pressure channel 11 communicates. In this likewise circumferential receiving groove 12 can the spacer ring 10 axially in the direction of vanes 6 and 7 or towards the turbine housing 2 move, but not radially towards the turbine wheel 5 , As in the flow inlet cross section to the turbine wheel 5 due to the flow acceleration through the vanes 6 and 7 a lower pressure than in the exhaust inlet area 8th prevails, one on the spacer ring 10 axially acting force resulting one, the spacer ring 10 in the direction of the vanes 6 and 7 applied. The spacer ring 10 is due to this force resulting at the end faces of the vanes 6 and 7 pressed, whereby gap dimensions reliably prevented and leakage currents are prevented. As a result, the efficiency of the exhaust gas turbocharger is significantly improved and can be maintained in particular under all operating conditions, ie both in the cold and in the warm operating condition. Since the force resulting solely from the pressure difference between the front and back of the spacer ring 10 are not active, energy-consuming actuators for the adjustment of the spacer 10 required. This way, complex control systems can be omitted. The pressure difference between the back of the spacer ring 10 (high pressure) and front of the spacer ring 10 (low pressure) is sufficient, the spacer ring 10 in the desired direction to adjust. In contrast to the prior art, the bearing housing 3 and thus in particular the seal of the movably mounted shaft 4 not additionally thermally stressed. In addition, the gas-dynamically moving Mas se of the spacer ring 10 relatively low, this is especially true when the spacer ring is made of a thin sheet metal forming part.

2 zeigt eine besonders ausgestaltete Leitschaufel 60. An der Leitschaufel 60 ist auf ihrer Stirnseite gegenüber dem Distanzring 10 eine lokale Erhebung 61 angebracht, über die abseits der Erhebung 61 ein Sollabstand 62 zwischen Distanzring 10 und Leitschaufel 60 definiert ist. Wird der Distanzring 10 rückwärtig mit dem Druck des einströmenden Abgases aus dem Druckkanal 11 beaufschlagt, legt sich der Distanzring 10 an die Erhebung 61 an. Da der Distanzring 10 auf beiden Seiten in der Aufnahmenut 12 geführt wird, ist eine unkontrollierte Bewegung des Distanzrings 10 ausgeschlossen. Das verbliebene Spaltmaß 62 ist so gering, dass die dadurch auftretende Leckage vernachlässigbar ist. Gleichzeitig sind die Reibungskräfte, die die Leitschaufel 60 beim Verstellen erfährt, auf den kleinen Bereich der Erhebung 61 beschränkt. Diese erfindungsgemäße Lösung stimmt die Parameter Leckage und Verstellkräfte optimal aufeinander ab. 2 shows a specially designed vane 60 , On the vane 60 is on its front side opposite the spacer ring 10 a local survey 61 appropriate, beyond the elevation 61 a nominal distance 62 between spacer ring 10 and vane 60 is defined. Will the spacer ring 10 backward with the pressure of the incoming exhaust gas from the pressure channel 11 acted upon, the spacer ring sets 10 to the survey 61 at. Because of the spacer ring 10 on both sides in the receiving groove 12 is guided, is an uncontrolled movement of the spacer ring 10 locked out. The remaining gap 62 is so small that the resulting leakage is negligible. At the same time, the frictional forces are the vane 60 when adjusting experiences, on the small area of the survey 61 limited. This solution according to the invention optimally coordinates the parameters of leakage and adjusting forces.

3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Variante. Diesmal ist eine lokale Ausprägung 130 im Distanzring 13 angebracht. Die Auswirkungen sind die gleichen wie in 2 beschrieben. Wird der Distanzring 13 rückwärtig mit dem Druck des einströmenden Abgases aus dem Druckkanal 11 beaufschlagt, legt sich die Ausprägung 130 im Distanzring 13 an die Leitschaufel 6 an. Da der Distanzring 13 auf beiden Seiten in der Aufnahmenut 12 geführt wird, ist eine unkontrollierte Bewegung des Distanzrings 13 ausgeschlossen. Das verbliebene Spaltmaß 131 ist so gering, dass die dadurch auftretende Leckage vernachlässigbar ist. Gleichzeitig sind die Reibungskräfte, die die Leitschaufel 6 beim Verstellen erfährt, auf den kleinen Bereich der Ausprägung 130 beschränkt. In der 3 ist der Distanzring 13 ein ringförmiges umlaufendes Blechformteil, in den relativ einfach durch Verprägen die Ausprägung 130 eingebracht werden kann. 3 shows a further variant of the invention. This time is a local expression 130 in the spacer ring 13 appropriate. The effects are the same as in 2 described. Will the spacer ring 13 backward with the pressure of the incoming exhaust gas from the pressure channel 11 applied, sets the expression 130 in the spacer ring 13 to the vane 6 at. Because of the spacer ring 13 on both sides in the receiving groove 12 is guided, is an uncontrolled movement of the spacer ring 13 locked out. The remaining gap 131 is so small that the resulting leakage is negligible. At the same time, the frictional forces are the vane 6 when adjusting learns to the small area of expression 130 limited. In the 3 is the spacer ring 13 an annular revolving sheet metal part, in the relatively simple by embossing the expression 130 can be introduced.

4 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Turbolader 100. Der Turbolader 100 besteht aus einem gegossenen Turbinengehäuse 20, welches mit dem Lagergehäuse 3 verbunden ist. Am Lagergehäuse 3 ist das Turbinenrad 5 befestigt, welches im Turbinengehäuse 20 rotiert. Die Leitschaufeln 60 und 70 sind jeweils mit lokalen Erhebungen versehen, um ein definiertes Spaltmaß sicherzustellen. Der Druckkanal 11 ist in die Wand des Turbinengehäuses 20 integriert. Der Distanzring 14 befindet sich in einer Ausnehmung 120 des Turbinengehäuses 20 und kann rückwärtig von dem durch den Druckkanal 11 aus dem Abgaseinlassbereich 8 einströmenden Abgas beaufschlagt werden, wodurch sich der Distanzring 14 aufgrund des geringeren Gegendrucks an die Ausprägungen der Leitschaufeln 60 und 70 anlegt und dichtet. Über die Leitschaufel 60, 70 hinaus erstreckt sich der Distanzring 14 über das Turbinenrad 5 in den Abgasauslassbereich 9 des Turbinengehäuses 20. Der Distanzring 14 legt sich durch den Anpressdruck des einströmenden Abgases direkt an das Turbinenrad 5 an. Da der Distanzring 14 aus einem im Verhältnis zum Turbinenrad 5 weicheren Material besteht, wird der Distanzring 14 gegebenenfalls beim ersten Anlaufen des Turboladers 100 auf die Geometrie des rotierenden Turbinenrads 5 eingeschliffen. In vorteilhafter Weise kann der Distanzring 14 dafür mit einer Verschleiß- oder Einlaufschicht auf dem Blech versehen sein. Vorteilhaft an der in 4 darge stellten Ausführungsform ist die selbstdichtende Fläche am Turbinenrad 5, wodurch nicht nur an den Leitschaufeln 60, 70, sondern auch am Turbinenrad 5 die Leckagepfade minimiert werden. Dies führt zu einem weiter verbesserten Gesamtwirkungsgrad des Turboladers 100. Durch den optimalen Spalt und die minimierten Verlustströmungen an den Leitschaufeln 60, 70 und dem Turbinenrad 5 reduziert sich auch der Kraftstoffverbrauch. Zudem wirkt der Distanzring 14 isolierend auf das Turbinengehäuse 20. Durch den leichten Anpressdruck, der über die gasdynamischen Effekte auf die Leitschaufeln 60 und 70 ausgeübt wird, werden Vibrationen der Leitschaufeln 60 und 70 unterdrückt. Beides wirkt sich positiv auf die Dauerhaltbarkeit des Turboladers 100 aus. Der Distanzring 14 ist auf seiner Seite 141 unterhalb der Leitschaufeln 60 und 70 an einer Anlagefläche 21 des Turbinengehäuses 20 geführt. Er kann sich in axialer Richtung zu den Leitschaufeln 60 und 70 bewegen. An seinem anderen Ende 142 im Abgasauslassbereich 9 ist der Distanzring 14 entweder mit dem Turbinengehäuse 20 fest verbunden, beispielsweise verschweißt, oder aber der Distanzring 14 kann im Auslassbereich 9 des Turbinengehäuses 20 schieben. Dadurch kann der Distanzring 14 eine thermische Längenausdehnung besser kompensieren. Gleichzeitig ist die Bewegungsmöglichkeit des Distanzrings 14 durch das Turbinenrad 5 beschränkt. Der Distanzring 14 kann daher nicht unkontrolliert wandern. 4 shows a further turbocharger according to the invention 100 , The turbocharger 100 consists of a cast turbine housing 20 , which with the bearing housing 3 connected is. On the bearing housing 3 is the turbine wheel 5 attached, which in the turbine housing 20 rotates. The vanes 60 and 70 are each provided with local surveys to ensure a defined gap. The pressure channel 11 is in the wall of the turbine housing 20 integrated. The spacer ring 14 is located in a recess 120 of the turbine housing 20 and may be rearward of that through the pressure channel 11 from the exhaust gas inlet area 8th inflowing exhaust gas are applied, causing the spacer ring 14 due to the lower back pressure on the forms of the vanes 60 and 70 creates and seals. About the vane 60 . 70 In addition, the spacer ring extends 14 over the turbine wheel 5 in the exhaust outlet area 9 of the turbine housing 20 , The spacer ring 14 settles by the contact pressure of the incoming exhaust gas directly to the turbine wheel 5 at. Because of the spacer ring 14 from one in relation to the turbine wheel 5 softer material is made, the spacer ring 14 optionally at the first start of the turbocharger 100 on the geometry of the rotating turbine wheel 5 ground in. Advantageously, the spacer ring 14 be provided with a wear or run-in layer on the plate. Beneficial to the in 4 Darge presented embodiment is the self-sealing surface on the turbine wheel 5 , which not only on the vanes 60 . 70 but also on the turbine wheel 5 the leakage paths are minimized. This leads to a further improved overall efficiency of the turbocharger 100 , Due to the optimal gap and the minimized flow losses at the vanes 60 . 70 and the turbine wheel 5 also reduces the fuel consumption. In addition, the spacer ring acts 14 insulating on the turbine housing 20 , Due to the slight contact pressure, the gas-dynamic effects on the vanes 60 and 70 is exercised, vibrations of the vanes 60 and 70 suppressed. Both have a positive effect on the durability of the turbocharger 100 out. The spacer ring 14 is on his side 141 below the vanes 60 and 70 on a contact surface 21 of the turbine housing 20 guided. He can move in the axial direction to the vanes 60 and 70 move. At the other end 142 in the exhaust outlet area 9 is the spacer ring 14 either with the turbine housing 20 firmly connected, for example, welded, or the spacer ring 14 can in the outlet area 9 of the turbine housing 20 slide. This allows the spacer ring 14 better compensate for a thermal expansion. At the same time, the possibility of movement of the spacer ring 14 through the turbine wheel 5 limited. The spacer ring 14 therefore can not wander unchecked.

In der 5 ist ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Turbolader 101 mit einem aus Blech gebauten Turbinengehäuse 200 dargestellt. Das gebaute Turbinengehäuse 200 ist dünnwandiger und leichter als ein gegossenes Turbinengehäuse 2 oder 20. Deshalb ist bei diesem Turbinengehäuse 200 der Druckkanal 110 in einer separaten Rohrleitung außerhalb des eigentlichen Turbinengehäuses 200 geführt. Der Distanzring 14 ist an seiner einen Seite 141 unterhalb der Leitschaufeln 60 und 70 über eine Anlagefläche 210 an einer Wand des Turboladergehäuses 200 über einen Formschluss schwimmend gelagert. Da im Abgaseinlassbereich 8 und im Druckraum 121 ein gleicher Druck herrscht, bewegt sich der Distanzring 14 nur in axialer Richtung zu den Leitschaufeln 60 und 70, wenn der Distanzring 14 über den Druckkanal 110 rückwärtig mit dem einströmenden Abgas beaufschlagt wird. Ein Wandern in den Abgaseinlassbereich 8 wird über den Gegendruck des einströmenden Abgases unterbunden, ein Wandern in den Abgasauslassbereich durch den Formschluss an der Anlagefläche 210 und das Turbinenrad 5. Gegebenenfalls kann der Distanzring 14 auf seiner Seite 142 im Abgasauslassbereich 9 des Turbinengehäuses 200 mit dem Turbinengehäuse 200 fest verbunden sein.In the 5 is a section through a turbocharger according to the invention 101 with a built of sheet metal turbine housing 200 shown. The built turbine housing 200 is thinner walled and lighter than a cast turbine housing 2 or 20 , That's why this turbine housing is 200 the pressure channel 110 in a separate pipeline outside the actual turbine housing 200 guided. The spacer ring 14 is on one side 141 below the vanes 60 and 70 over a contact surface 210 on a wall of the turbocharger housing 200 stored floating over a form fit. Because in the exhaust inlet area 8th and in the pressure room 121 the same pressure prevails, the spacer moves 14 only in the axial direction of the vanes 60 and 70 when the spacer ring 14 on the pressure channel 110 is applied backward with the incoming exhaust gas. A hiking in the exhaust inlet area 8th is prevented by the back pressure of the incoming exhaust gas, a migration in the Abgasauslassbereich by the positive engagement at the contact surface 210 and the turbine wheel 5 , Optionally, the spacer ring 14 on his side 142 in the exhaust outlet area 9 of the turbine housing 200 with the turbine housing 200 be firmly connected.

Alle dargestellten Varianten der Erfindung erhöhen den Gesamtwirkungsgrad und die Dauerhaltbarkeit eines Turboladers 1, 100 und 101. Als nachteilig kann nur die durch den Distanzring 10, 13 und 14 und gegebenenfalls durch die separate Rohrleitung 110 erhöhte Anzahl von Bauteilen angenommen werden. Dies fällt aber gegenüber den Vorteilen nicht ins Gewicht.All illustrated variants of the invention increase the overall efficiency and durability of a turbocharger 1 . 100 and 101 , As a disadvantage, only the through the spacer ring 10 . 13 and 14 and optionally through the separate pipeline 110 increased number of components are assumed. However, this is not significant compared to the advantages.

11: Turboladerturbocharger
22: Turbinengehäuseturbine housing
33: Lagergehäusebearing housing
44: Wellewave
55: Turbinenradturbine
66: Leitschaufelvane
77: Leitschaufelvane
88th: AbgaseinlassbereichExhaust inlet area
99: Abgasauslassbereichexhaust gas outlet
1010: Distanzringspacer
1111: Druckkanalpressure channel
1212: Aufnahmenutreceiving groove
1313: Distanzringspacer
1414: Distanzringspacer
2020: Turbinengehäuseturbine housing
2121: Anlageflächecontact surface
6060: Leitschaufelvane
6161: Erhebungsurvey
6262: Sollabstandtarget distance
7070: Leitschaufelvane
100100: Turboladerturbocharger
101101: Turboladerturbocharger
110110: Druckkanalpressure channel
120120: Ausnehmungrecess
121121: Druckraumpressure chamber
130130: Ausprägungshaping
131131: Sollabstandtarget distance
141141: eine Seite Distanzringa Side spacer ring
142142: andere Seite Distanzringother Side spacer ring
200200: Turbinengehäuseturbine housing
210210: Anlageflächecontact surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10029640 A1 [0002]
DE 102004038748 A1 [0004]

Claims

Turbocharger ( 1 . 100 . 101 ) for an internal combustion engine with a turbine housing ( 2 . 20 . 200 ) and a turbine located therein with a turbine wheel ( 5 ), wherein the turbine with adjustable turbine geometry of adjustable guide vanes ( 6 . 7 . 60 . 70 ) is provided for the variable adjustment of a flow inlet cross-section, flows into the exhaust gas, characterized in that between the adjustable guide vane ( 6 . 7 . 60 . 70 ) and the turbine housing ( 2 . 20 . 200 ) a floating spacer ring ( 10 . 13 . 14 ) is provided, which via a pressure channel ( 11 . 110 ) is connected to the inflowing exhaust gas and can be acted upon by the exhaust gas at the rear.

Turbocharger ( 1 . 100 ) according to claim 1, characterized in that the pressure channel ( 11 ) in a wall of the turbine housing ( 2 . 20 ) is integrated.

Turbocharger ( 101 ) according to claim 1, characterized in that the pressure channel ( 110 ) is guided over a separate pipeline.

Turbocharger ( 1 . 100 . 101 ) according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the spacer ring ( 10 . 13 . 14 ) is a sheet metal forming part.

Turbocharger according to one of the preceding claims, characterized in that in the spacer ring ( 13 ) opposite the vane ( 6 ) a local expression ( 130 ) is attached, beyond the expression of a nominal distance ( 131 ) between spacer ring ( 13 ) and vane ( 6 ) is defined.

Turbocharger ( 100 . 101 ) according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that in the guide vane ( 60 . 70 ) on its front side opposite the spacer ring ( 10 . 14 ) a local survey ( 61 ) beyond the survey ( 61 ) a nominal distance ( 62 ) between spacer ring ( 10 . 14 ) and vane ( 60 . 70 ) is defined.

Turbocharger ( 1 . 100 . 101 ) according to one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that the spacer ring ( 10 . 13 . 14 ) at least one side over a contact surface ( 21 . 210 ) is guided.

Turbocharger ( 1 ) according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the spacer ring ( 10 . 13 ) on both sides in a receiving groove ( 12 ) of the turbine housing ( 2 ) is guided.

Turbocharger ( 100 . 101 ) according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the spacer ring ( 14 ) both between the adjustable vane ( 60 . 70 ) and the turbine housing ( 20 . 200 ) and at least partially between the turbine wheel ( 5 ) and the turbine housing ( 20 . 200 ).

Turbocharger ( 100 . 101 ) according to claim 9, characterized in that the spacer ring ( 14 ) in an exhaust gas outlet region ( 9 ) of the turbine can push.

Turbocharger ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine housing ( 20 ) is a cast housing and the pressure channel ( 11 ) is guided in the wall of the turbine housing and the spacer ring in a recess ( 120 ) of the turbine housing ( 20 ) is guided.

Turbocharger ( 101 ) according to one of the preceding claims 1 to 10, characterized in that the turbine housing ( 200 ) is a housing made of sheet metal, wherein the pressure channel ( 110 ) is guided over a separate pipeline and the spacer ring ( 14 ) on one side over a contact surface ( 210 ) is guided.